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MAPA - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53/2023
QUESTÃO 1

Caro estudante, antes de iniciarmos esta jornada, sugiro que você revise todos os
conceitos que você aprendeu durante a disciplina. A cada conceito, busque relacionar
com alguma aplicação do seu cotidiano. Para reforçar o seu entendimento, relembre
os conceitos que você aprendeu em termodinâmica, fenômenos de transporte e
máquinas térmicas, e tente aplicá-los ao conteúdo abordado na disciplina Refrigeração
e Condicionamento de Ar.
A área de refrigeração e condicionamento de ar é uma das principais áreas de atuação
do profissional de engenharia mecânica. As aplicações comerciais e industriais que
envolvem os sistemas de refrigeração e condicionamento de ar nada mais é do que
uma aplicação direta da termodinâmica. Dentre essas aplicações pode-se citar as
câmaras frigoríficas, as unidades de recuperação de calor, os sistemas de ar-
condicionado e sistemas inteligentes de aquecimento e controle do ar.
Um sistema de refrigeração eficiente foi projeto para um edifício comercial para garantir
o conforto térmico dos ocupantes. No entanto, uma sala de escritório está enfrentando
dificuldades em manter uma temperatura confortável para os ocupantes. No verão, a
temperatura fica muito alta, causando desconforto e reduzindo a produtividade. De
forma a implementar um sistema de refrigeração e condicionamento de ar eficiente para
controlar a temperatura da sala, você foi contratado para prestar consultoria para uma
multinacional a respeito dos sistemas de refrigeração da empresa. Como um bom
engenheiro, é de seu conhecimento que o princípio de funcionamento das máquinas
térmicas tem como base os ciclos termodinâmicos. Como um bom exemplo desses
ciclos, pode-se citar o Ciclo Reverso de Carnot (Ciclo de refrigeração de Carnot) e o
Ciclo ideal de refrigeração a vapor.
Para executar as suas atividades com excelência, você deve buscar entender o
problema da empresa e, em seguida, buscar uma solução. Durante as reuniões lhe
foram solicitados alguns relatórios e esclarecimentos para a empresa, os quais se
encontram a seguir:
a) A eficiência energética do escritório também contribui para o conforto e produtividade
de seus ocupantes. Dessa forma, o seu gestor pediu a você um estudo dos requisitos
de eficiência energética do escritório e como esses requisitos podem afetar no conforto
térmico e na carga térmica do ambiente.
b) A fim de avaliar o sistema de refrigeração do escritório, o seu gestor pediu que você
elaborasse um documento explicando como o Coeficiente de Performance (COP) do
ciclo de refrigeração pode ser obtido, qual a importância do COP e como o valor do
COP pode ser interpretado (quando seria um valor aceitável/ideal).
c) Dentre vários fatores, o valor do COP do sistema de refrigeração pode variar
dependendo das condições de operação e do tipo de refrigerante utilizado. Dessa
forma, o seu gestor solicitou que você explicasse como a escolha do tipo de refrigerante
pode afetar o COP.
d) Para ajudar na escolha do fluido refrigerante ideal para o sistema de refrigeração,
apresente ao seu gestor pelo menos seis critérios que devem ser seguidos
criteriosamente na escolha de um fluido refrigerante.
e) Para finalizar, apresente o esboço de um ciclo de refrigeração por compressão a
vapor genérico, destacando os dispositivos que compõem o ciclo termodinâmico em
estudo, a finalidade e o princípio de funcionamento de cada dispositivo do ciclo.
Apresente também a equação geral do balanço de energia, bem como o balanço de
energia simplificado para cada dispositivo do ciclo. Explique as simplificações
realizadas para a obtenção da equação simplificada do balanço de energia para cada
dispositivo.

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  • 1. MAPA - REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR - 53/2023 QUESTÃO 1  Caro estudante, antes de iniciarmos esta jornada, sugiro que você revise todos os conceitos que você aprendeu durante a disciplina. A cada conceito, busque relacionar com alguma aplicação do seu cotidiano. Para reforçar o seu entendimento, relembre os conceitos que você aprendeu em termodinâmica, fenômenos de transporte e máquinas térmicas, e tente aplicá-los ao conteúdo abordado na disciplina Refrigeração e Condicionamento de Ar.
  • 2. A área de refrigeração e condicionamento de ar é uma das principais áreas de atuação do profissional de engenharia mecânica. As aplicações comerciais e industriais que envolvem os sistemas de refrigeração e condicionamento de ar nada mais é do que uma aplicação direta da termodinâmica. Dentre essas aplicações pode-se citar as câmaras frigoríficas, as unidades de recuperação de calor, os sistemas de ar- condicionado e sistemas inteligentes de aquecimento e controle do ar. Um sistema de refrigeração eficiente foi projeto para um edifício comercial para garantir o conforto térmico dos ocupantes. No entanto, uma sala de escritório está enfrentando dificuldades em manter uma temperatura confortável para os ocupantes. No verão, a temperatura fica muito alta, causando desconforto e reduzindo a produtividade. De forma a implementar um sistema de refrigeração e condicionamento de ar eficiente para controlar a temperatura da sala, você foi contratado para prestar consultoria para uma multinacional a respeito dos sistemas de refrigeração da empresa. Como um bom engenheiro, é de seu conhecimento que o princípio de funcionamento das máquinas térmicas tem como base os ciclos termodinâmicos. Como um bom exemplo desses ciclos, pode-se citar o Ciclo Reverso de Carnot (Ciclo de refrigeração de Carnot) e o Ciclo ideal de refrigeração a vapor. Para executar as suas atividades com excelência, você deve buscar entender o problema da empresa e, em seguida, buscar uma solução. Durante as reuniões lhe foram solicitados alguns relatórios e esclarecimentos para a empresa, os quais se encontram a seguir: a) A eficiência energética do escritório também contribui para o conforto e produtividade de seus ocupantes. Dessa forma, o seu gestor pediu a você um estudo dos requisitos de eficiência energética do escritório e como esses requisitos podem afetar no conforto térmico e na carga térmica do ambiente.
  • 3. b) A fim de avaliar o sistema de refrigeração do escritório, o seu gestor pediu que você elaborasse um documento explicando como o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo de refrigeração pode ser obtido, qual a importância do COP e como o valor do COP pode ser interpretado (quando seria um valor aceitável/ideal). c) Dentre vários fatores, o valor do COP do sistema de refrigeração pode variar dependendo das condições de operação e do tipo de refrigerante utilizado. Dessa forma, o seu gestor solicitou que você explicasse como a escolha do tipo de refrigerante pode afetar o COP. d) Para ajudar na escolha do fluido refrigerante ideal para o sistema de refrigeração, apresente ao seu gestor pelo menos seis critérios que devem ser seguidos criteriosamente na escolha de um fluido refrigerante. e) Para finalizar, apresente o esboço de um ciclo de refrigeração por compressão a vapor genérico, destacando os dispositivos que compõem o ciclo termodinâmico em estudo, a finalidade e o princípio de funcionamento de cada dispositivo do ciclo. Apresente também a equação geral do balanço de energia, bem como o balanço de energia simplificado para cada dispositivo do ciclo. Explique as simplificações realizadas para a obtenção da equação simplificada do balanço de energia para cada dispositivo.